DE19516660A1

DE19516660A1 - Verfahren und Einrichtung mit gasbeschichteter Siebplatte zur nassen Entschwefelung von Rauchgas

Info

Publication number: DE19516660A1
Application number: DE19516660A
Authority: DE
Inventors: Byung-Sun Choi; Joo-Soo Kim; So-Min Park; Jin-Pyo Hong; Seung-Soo Park; Kwon-Soon Park; Dong-Wha Kim; Chang-Mo Nam; Yung-Hwan Kim
Original assignee: Korea Electric Power Corp
Current assignee: Korea Electric Power Corp
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-05
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2015-05-06
Also published as: JP2715059B2; DE19516660C2; US5660616A; CN1116131A; JPH08206450A; CN1086597C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur nassen Entschwefelung von Rauchgas, um Schwefeldioxid zu entfernen, das in aus thermischen Kraftwerken und industriellen Feuerungskesseln stammenden Rauchgasen enthalten ist. Mehr ins einzelne gehend, bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Einrichtung mit gasbeschichteter Siebplatte zur nassen Entschwefelung von Rauchgas, wobei die Einrichtung die Reaktionsbedingungen verbessert, indem sie aufgrund ihrer baulichen Merkmale eine selbsttätige Zirkulation von Absorptionsflüssigkeit bewirkt, ohne zusätzliche Leistung für die Zirkulation zu verbrauchen, wobei die Einrichtung zufriedenstellend zur Behandlung von Rauchgas arbeitet, indem sie die Wirksamkeit des innerhalb der Einrichtung erfolgenden Gas-Flüssigkeits-Kontakts fördert.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Rauchgasentschwefelungssystemen. Eine Art arbeitet mit der Zerstäubung von Flüssigkeit, indem sie eine absorptionsmittelhaltige Flüssigkeit in das Rauchgas sprüht, während die andere Art mit dem Einsprühen von Gas arbeitet, indem sie Rauchgas unmittelbar in eine Absorptionsflüssigkeit sprüht.

Unter den Rauchgasentschwefelungssystemen, die derzeit industriell verwendet werden, befinden sich Sprühtürme sowie Rosttürme und Strahlblasreaktoren.

Anforderungen an diese Einrichtungen sind ein hoher Grad der SO₂-Entfernung, niedriger Energieverbrauch im Betrieb sowie Anpassungsfähigkeit an Änderungen der Betriebsbedingungen eines Feuerungskessels ohne Absinken des Abscheidungsgrads.

Bei Verwendung eines Rostturms als Absorptionseinrichtung für in Rauchgas enthaltenes SO_x wird eine
Absorptionsflüssigkeit - üblicherweise ein Schlamm aus einer Calciumverbindung - vom oberen Teil des Turms eingespeist, und SO_x-haltiges Rauchgas wird zur Herstellung eines innigen Gas- Flüssigkeits-Kontakts durch mehrstufige Plattenroste geleitet, indem das Rauchgas vom mittleren oder unteren Teil des Turms ausgehend eingeblasen wird.

Wie bei der vorstehenden Absorptionseinrichtung müssen auch beim Verfahren, in dem zur Entfernung von SO₂ der Gas- Flüssigkeits-Kontakt im Gegenstromverfahren hergestellt wird, mehrere Schichten von Gassprühplatten installiert werden.

Einer solchen Gassprühplatte haftet jedoch das Problem an, daß sie bei mehrstufiger Anordnung als Widerstandsfaktor ins Gewicht fällt, was zur Folge hat, daß die Absorptionseinrichtung einen erheblichen Druckabfall erleidet; außerdem verbraucht die Einrichtung eine beträchtliche Leistung zum Pumpen der Absorptionsflüssigkeit, die in den oberen Teil des Turms gefördert werden muß.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß das F/G-Verhältnis (das Verhältnis von Absorptionsflüssigkeit zu Gasmenge) hoch gewählt werden muß, um den Entschwefelungsgrad zu steigern; das Pumpen einer großen Menge von Absorptionsflüssigkeit verbraucht eine beträchtliche Leistung, und die Größe der Absorptionseinrichtung nimmt zu, um die wirksame Gas- Flüssigkeits-Kontaktfläche zu erhalten; außerdem bildet sich darin Kesselstein.

Auch in einem Sprühturm wird Abgas vom oberen oder unteren Turmteil eingeblasen, während absorptionsmittelhaltige Flüssigkeit durch zahlreiche Düsen aus dem oberen Teil eingesprüht wird.

Ein derartiges Sprühverfahren hat kleinere Druckverluste als das Rostturmverfahren.

Andererseits haftet ihm das Problem an, daß Absorptionsflüssigkeit in den oberen Teil gefördert und unter hohem Druck durch Düsen versprüht werden muß, was einen hohen Energieverbrauch der Pumpe verursacht.

Das Rauchgasentschwefelungssystem nach dem US-Patent 4099925 erzielt eine zur Zirkulation von reagierender Absorptionsflüssigkeit erforderliche Antriebskraft aus dem Einsprühen von Oxidationsluft durch ein Flüssigkeitssteigrohr.

Um die Höhe einer Schaumschicht auf der Sprühplatte konstant zu halten, wenn der zugeführte Rauchgasstrom schwankt, muß daher die Einspritzmenge an Oxidationsluft geändert werden.

Überdies ist ein Überlaufwehr auf eine gegebene Höhe fest eingestellt; wenn also die Höhe der Schaumschicht auf der Sprühplatte auf einen niedrigen Stand sinkt, weil die zugeführte Rauchgasmenge infolge einer Schwankung der Betriebsbedingungen des Feuerungskessels abnimmt, dann verringern sich Menge und Druck der Zirkulation der Absorptionsflüssigkeit erheblich, oder die Absorptionsflüssigkeit strömt nicht mehr über das Überlaufwehr hinweg. Somit sinken die Zirkulationsmenge und -kraft der Absorptionsflüssigkeit, und der Wirkungsgrad der Absorptionseinrichtung wird dadurch vermindert.

Auch bei der einen Gas-Flüssigkeits-Kontakt herstellenden Reaktionseinrichtung nach dem US-Patent 4239515 ist die Anpassungsfähigkeit an Schwankungen der Kessellast vermindert, da die Höhe eines Überlaufwehrs festgelegt ist. Wenn Kesselstein anfällt, wird für jedes gaszuführende Rohr ein Flüssigkeitsfallrohr benötigt, und somit wird das Verhältnis Flüssigkeitsfallrohr-Querschnitt pro Flächeneinheit der Reaktionseinrichtung hoch. Dementsprechend wird der Durchmesser der Einrichtung groß.

Damit ein Gassprühverfahren in der eine Gas-Flüssigkeits- Kontakt herstellenden Einrichtung hochgradig wirksam sein kann, muß die Einrichtung so konstruiert sein, daß sie ihren Abscheidungsgrad konstant hält, selbst wenn Menge und Druck des zugeführten Gases entsprechend einer Änderung der Kesselbetriebsbedingungen schwanken, und um den Energieverbrauch zu senken, müssen unnötige Energieverluste minimiert werden.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Die zur Lösung dieser Probleme gedachte vorliegende Erfindung soll ein Verfahren und eine Einrichtung mit gasbeschichteter Siebplatte zur nassen Rauchgasentschwefelung bereitstellen, die den Energieverbrauch und die Kesselsteinbildung minimieren, aber auch eine hervorragende Anpassungsfähigkeit an schwankende Kessellasten bieten und die Entschwefelungsaufgabe ausgezeichnet erfüllen.

Zur Erreichung dieses Ziels ist die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie in eine auf der Gassprühplatte ausgebildete Schäumschicht und eine unter der Gassprühplatte befindliche Flüssigkeitsschicht unterteilt ist, wobei die einstufige Gassprühplatte mit einer Anzahl von Gasbohrungen versehen ist, und daß eine Absorptionsflüssigkeit, die bei Einleitung von Rauchgas Schwefeldioxid absorbiert hat, auf eine geeignete Höhe eingestellt wird, indem eine eine gegebene Höhe übersteigende Schaumschicht ausgebildet wird; ferner besitzt die Einrichtung ein Flüssigkeitsfallrohr, das es der Absorptionsflüssigkeit ermöglicht, nach dem Überqueren eines an seinem oberen Rand eine Anzahl von V-förmigen Kerben aufweisenden Überlaufwehrs nach unten zu fallen, und ein Flüssigkeitssteigrohr, das es der Absorptionsflüssigkeit ermöglicht, im Ausmaß ihres Falls wieder aus der Flüssigkeitsschicht an die Oberseite der Gassprühplatte zwecks Ausstoßung zu steigen, indem das Steigrohr um eine geeignete Länge von der Gassprühplatte nach unten ragt.

Insbesondere bildet sich durch den Druck des eingeleiteten Gases eine Gasschicht unter der einstufigen Gassprühplatte aus, und die aus feinen Blasen bestehende Schaumschicht wird auf der Gassprühplatte gebildet, sobald Gas mit hoher Geschwindigkeit durch die regelmäßige Gasbohrungen aufweisende Gassprühplatte getrieben wird.

Sobald die Absorptionsflüssigkeit, die auf der Gassprühplatte bei der Ausbildung der Schaumschicht eine hohe potentielle Energie besitzt, in Richtung Flüssigkeitsfallrohr überläuft, indem sie über das auf geeignete Höhe eingestellte und mit einer Anzahl von V-förmigen Kerben versehene Überlaufwehr fließt, entsteht eine Pegeldifferenz zwischen dem Flüssigkeitsfallrohr und der Schaumschicht, und diese Differenz wirkt sich als treibende Kraft aus, die es der Absorptionsflüssigkeit ermöglicht, fortlaufend zwischen der Schaumschicht und der Flüssigkeitsschicht zu zirkulieren, und daher kann die Absorptionsflüssigkeit zwischen der Schaumschicht auf der Gassprühplatte und der unter der Gassprühplatte befindlichen Flüssigkeitsschicht mit hoher Geschwindigkeit durch die Flüssigkeitssteig- und -fallrohre zirkulieren.

Selbst wenn sich die Gasschicht nicht vollständig ausbildet, weil die zugeführte Gasmenge infolge einer sinkenden Kessellast abnimmt, erlangt die Gasbohrung, aus der kein Gas ausgestoßen wird, die gleiche Bedeutung wie ein Flüssigkeitssteigrohr an der Gassprühplatte, und eine stetige Zirkulation von Absorptionsflüssigkeit wird dadurch erreicht. Somit sinkt der Grad der SO₂-Entfernung nicht ab.

Außerdem ist im Überlaufwehr eine große Zahl von V- förmigen Kerben in gleichmäßigen Formen und regelmäßigen Abständen ausgebildet, so daß die Flüssigkeitszirkulation an der Ober- und Unterseite der Gassprühplatte auf eine Änderung der zugeführten Gasmenge geeignet reagieren kann.

Die V-förmigen Kerben haben den Vorteil, daß sie selbst dann keine Sperre für die über das Überlaufwehr strömende Absorptionsflüssigkeit bilden, wenn die Höhe der Schaumschicht infolge einer Änderung der Betriebsbedingungen sinkt, und daß sie den Energieverbrauch minimieren, indem sie der Absorptionsflüssigkeit ermöglichen, stets unter optimalen Bedingungen zu zirkulieren.

Außerdem steigt durch Einsprühen von Oxidationsluft in die Flüssigkeitsschicht die Absorptionsflüssigkeit in der eine ausreichende Menge an gelöstem Sauerstoff und Kalksteinschlamm enthaltenden Flüssigkeitsschicht durch das Flüssigkeitssteigrohr infolge rascher Zirkulation zwischen der Schaumschicht und der Flüssigkeitsschicht schnell zu der SO₂ absorbierenden Schaumschicht hoch, oxidiert in der Schaumschicht absorbiertes SO₂ unmittelbar zu H₂SO₄ und erzeugt durch Reaktion mit H₂SO₄ und Kalkstein zugleich Gips.

Da eine derartige Reaktion schnell und fortlaufend erfolgt und H₂SO₄ einen vernachlässigbaren SO₂-Partialdruck aufweist, wird der pH-Wert in der Absorptionsflüssigkeit so niedrig wie möglich gehalten, und der hohe Abscheidungsgrad wird dadurch selbst bei kleinen pH-Werten erreicht.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Rauchgasbehandlungsprozesses.

Fig. 2 ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, welche die besagte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Betriebszuständen zeigt:

(a) im Stillstand der Einrichtung,
(b) im Betrieb der Einrichtung,
(c) in einem Schnitt entlang der in (a) gezeigten Linie A- A.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei

(a) eine Schnittansicht von der Seite und
(b) eine Schnittansicht von oben ist.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform; und

Fig. 6 ist eine Schnittansicht noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des üblichen Rauchgasbehandlungsprozesses.

Sie umfaßt ein Verstärkergebläse 10, welches Rauchgas zum Zweck der Einspeisung auf höheren Druck bringt; einen Vorkühler 20, der Staub und Verunreinigungen, wie HCl und HF, die in dem zugeführten Rauchgas enthalten sind, entfernt; eine Absorptionseinrichtung 30, die im Rauchgas enthaltenes Schwefeldioxid absorbiert und durch Reaktion mit zugeführtem Kalksteinschlamm (Schlämmkreide) kristallinen Gips erzeugt; eine Vorrichtung 40 zur Zufuhr von Kalksteinschlamm, die den Kalksteinschlamm so liefert, daß die Reaktion in der Absorptionseinrichtung 30 fortlaufend und stetig durchgeführt werden kann; eine Vorrichtung 50 zur Zufuhr von Oxidationsluft; und ein Entwässerungssystem 60, das den in einer Absorptionseinrichtung 100 erzeugten kristallinen Gips entwässert.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Absorptionseinrichtung 100, die in der vorstehend genannten Rauchgasbehandlungseinrichtung eine wesentliche Einheit darstellt, von neuem verbessert.

Fig. 2 ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Sie zeigt wichtige Teile der Absorptionseinrichtung 100.

Bei dieser Absorptionseinrichtung 100 sind eine Gassprühplatte 110 mit einer Anzahl von darin angeordneten Gasbohrungen 111, ein Rauchgas-Zufuhrrohr 160, das der Gassprühplatte 110 von außen Rauchgas zuführt, und ein Absorptionsflüssigkeits-Überlaufwehr 152, das von der Kante der Aufnahmekammer 11 geeignet weit nach oben ragt, innerhalb des mittleren bis oberen Teils eines vereinigten Baukörpers ausgebildet, und zur Abgabe von Absorptionsflüssigkeit dienende Steigrohre 141 sind in regelmäßigen Abständen so unter der Gassprühplatte angebracht, daß sie mit deren Oberseite in Verbindung stehen.

Um die Absorptionsflüssigkeit stetig einstellbar zu machen, selbst wenn die Höhe der Schaumschicht schwankt, ist am oberen Rand des Absorptionsflüssigkeits-Überlaufwehrs 152 in regelmäßigen Abständen eine Anzahl von V-förmigen Kerben ausgebildet.

Das Absorptionsflüssigkeits-Überlaufwehr 152 ist so angebracht, daß es weit unter die Gassprühplatte 110 reicht. Dadurch, daß das Ende des Absorptionsflüssigkeits-Überlaufwehrs 152 unter die Absorptionsflüssigkeits-Steigrohre 141 reicht, wird bewirkt, daß die Absorptionsflüssigkeit gleichmäßig und stetig zirkuliert.

Ein Gasauslaßrohr 161, das behandeltes Gas abführt, ist oben an einer Seite der Absorptionseinrichtung 100 angeschlossen. Ein Oxidationsluft-Einspritzrohr 170 und Düsen 171 zur Zufuhr von O₂, damit absorbiertes SO₂ zu H₂SO₄ oxidiert werden kann, sind im unteren Teil der Absorptionseinrichtung 100 installiert. Außerdem montiert sind ein Gipsabzugsrohr 181, das den in der Absorptionseinrichtung 100 erzeugten Gips abführt, sowie ein Schlammzufuhrrohr 180, das Kalksteinschlamm- Nachschub heranführt, um den im Reaktionsprozeß verbrauchten Kalksteinschlamm zu ersetzen.

Die Arbeitsweise des gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebauten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand von Fig. 3 beschrieben.

In Fig. 3 ist die Darstellung (a) eine Schnittansicht der Einrichtung 100 im Stillstand. Sie veranschaulicht, daß die Gassprühplatte 110 in Absorptionsflüssigkeit eingetaucht ist.

Sobald in diesem Zustand Rauchgas durch das Rauchgas- Zufuhrrohr 160 unter die Gassprühplatte 110 geleitet wird, bildet sich - wie in Fig. 3 (b) veranschaulicht - unter der Gassprühplatte 110 eine Gasschicht 210, und Rauchgas wird mit hoher Geschwindigkeit durch die Gasbohrungen 111 geblasen.

In der durch Gasaustritt gebildeten Schaumschicht 120 kommt das Rauchgas mit Absorptionsflüssigkeit in Berührung, und Schwefeldioxid, das im Rauchgas enthalten ist, wird dadurch in die Absorptionsflüssigkeit absorbiert, und die auf der Gassprühplatte 110 aufgrund der Ausbildung der Schaumschicht 120 an potentieller Energie zunehmende Absorptionsflüssigkeit steigt zusammen mit einer großen Zahl von Schaumblasen hoch, überquert das Überlaufwehr 152 und fällt in die Flüssigkeitsschicht 130 unter der Gassprühplatte 110.

Mit anderen Worten, sobald der Flüssigkeitspegel im Flüssigkeitsfallrohr 150 höher als der Pegel der gesamten Schaumschicht 120 ist, steigt neue Absorptionsflüssigkeit 200 durch das Flüssigkeitssteigrohr 141 nach oben, und zwar im gleichen Umfang, wie Flüssigkeit infolge des Pegelunterschieds das Überlaufwehr 152 passierte. Dabei handhaben die am oberen Rand des Überlaufwehrs 152 ausgebildeten V-förmigen Kerben ordnungsgemäß die Zirkulation der Absorptionsflüssigkeit entsprechend den Betriebsbedingungen.

Während die vorstehend genannten Vorgänge ablaufen, wird das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid größtenteils in die Absorptionsflüssigkeit in der Schaumschicht absorbiert und bewirkt im großen und ganzen die folgenden chemischen Reaktionen durch Reaktion mit gelöstem Sauerstoff und Kalksteinschlamm, die von der Flüssigkeitsschicht 130 geliefert werden.

Wenn die chemischen Reaktionen durch eine Reaktionsformel ausgedrückt werden, findet folgende Reaktion statt: CaCO₃ + SO₂ + 2H₂O + 1/SO₂ → CaSO₄·2H₂O + CO₂, und kristalliner Gips wird dabei gebildet.

Der im Verlauf dieser Reaktion als Nebenprodukt anfallende Gips ist ein nützliches Material für verschiedene Verwendungen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es handelt sich um eine Einrichtung, bei der ein Flüssigkeitsfallrohr 150 abgeändert wurde.

Die Gassprühplatte 110 mit einer großen Anzahl von Gasbohrungen wird am Absorptionsbehälter 100 mit Klemmsitz befestigt, nachdem ihr Durchmesser genauso groß wie der Innendurchmesser des Absorptionsbehälters 100 gemacht wurde, und ein Flüssigkeitsfallrohr 151 wird in der Mitte der Gassprühplatte 110 so montiert, daß es nach oben und nach unten ragt. Dabei muß das untere Ende des Absorptionsflüssigkeits- Fallrohrs 151 länger nach unten ragen als das Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr 141, sonst wird die vorliegende Erfindung nicht ordnungsgemäß ausgeführt.

Fig. 5 ist noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr 140 ist in der Absorptionseinrichtung 100 an einer Seite der Gassprühplatte 110 ausgebildet, und das Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr 150 ist an der anderen Seite ausgebildet. Fig. 5 (b) ist eine Querschnittansicht, die zeigt, daß das Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr 150 um die Gassprühplatte 110 herum angeordnet ist.

Fig. 6 ist noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Das Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr 150 ist um die Gassprühplatte 110 herum ausgebildet, und das Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr 140 ist um ein Rauchgas- Zufuhrrohr 160 in der Mitte angeordnet. Eine Anzahl von Rauchgas zuführenden Pfaden 162 sind in den Seitenwänden des Absorptionsflüssigkeits-Steigrohrs 140 ausgebildet.

Die vorstehende Einrichtung hat den Vorteil, die Absorptionsfähigkeit zu steigern, indem die Zirkulationsbahnen der Absorptionsflüssigkeit radial ausgebildet sind.

Alle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend eingehend erläutert.

Sobald das SO_x-haltige Rauchgas durch mehr als ein Rauchgas-Zufuhrrohr 160 in den Absorptionsbehälter 100 eingeleitet wird, der auf einem gegebenem Flüssigkeitspegel auf der Gassprühplatte 110 gehalten wird, bildet sich an der Unterseite der eine hohe Zahl von Gasbohrungen 111 aufweisenden Gassprühplatte 110 augenblicklich eine Gasschicht, und Gas wird durch die Gasbohrungen 111 auf die Oberseite der Gassprühplatte 110 geblasen.

Dabei bilden sich in der Schaumschicht 120 auf der Gassprühplatte 110 feine Blasen. Ein Experiment belegt, daß zur Erzielung eines maximalen Gas-Flüssigkeits-Kontakts pro Flächeneinheit einer Absorptionseinrichtung die Größe und Anzahl der Gasbohrungen 111 und die Gasgeschwindigkeit in diesen Bohrungen so eingestellt werden sollten, daß die Reynolds-Zahl an den Gasausströmbohrungen 111 z. B. mehr als 5000 und weniger als 50 000 beträgt.

Die Absorptionsflüssigkeit in der Schaumschicht 120 auf der Gassprühplatte 110 entschäumt sich, sobald sie über das Überlaufwehr 152 fließt, und zirkuliert durch das Flüssigkeitsfallrohr 151 infolge des Flüssigkeitspegelunterschieds zwischen der Schaumblasenschicht und dem Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr 150 rasch zu der darunter befindlichen Flüssigkeitsschicht 130.

Gleichzeitig steigt frische Absorptionsflüssigkeit in gleicher Menge, wie sie über das Überlaufwehr 152 geströmt ist, aus der Flüssigkeitsschicht 130 durch das Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr 140 zur Schaumschicht auf der Gassprühplatte 110 empor, um den Druck in der Gasschicht im Gleichgewicht zu halten. Während sich infolge des durch die Gasbohrungen 111 gestoßenen Gases fortlaufend Blasen bilden, wird ein Gas-Flüssigkeits-Kontakt hergestellt, und die Absorptionsflüssigkeit zirkuliert stetig mit hoher Geschwindigkeit.

Dementsprechend gelangt die Absorptionsflüssigkeit, die SO₂-Gas aus der Schaumschicht 120 absorbierte, zu der darunter befindlichen Flüssigkeitsschicht 130 mit hoher Geschwindigkeit herab, und frische Absorptionsflüssigkeit mit erneuerter SO₂- Absorptionsfähigkeit wird der Blasenschicht auf der Gassprühplatte 110 zugeführt, und somit ist eine fortlaufende Absorption von SO₂ ermöglicht.

Die Absorptionsflüssigkeit in der Schaumschicht 120 und in der Flüssigkeitsschicht 130 ermöglicht es, daß die Absorptionsflüssigkeit auch ohne zusätzliche Umwälzpumpe fortlaufend mit hoher Geschwindigkeit zirkuliert, und somit ist es nicht notwendig, für die Zirkulation der Absorptionsflüssigkeit eine Pumpe einzusetzen.

Das F/G-Verhältnis beträgt bei der vorliegenden Einrichtung bis zu 40 . . . 60 ltr/Nm³, so daß es möglich ist, die Einrichtung zu minimieren. Die Zirkulationsgeschwindigkeit der Absorptionsflüssigkeit in der Schaumschicht 120 und in der Flüssigkeitsschicht 130 ist hoch, so daß ein etwaiger pH-Wert- Unterschied zwischen der Schaumschicht und der Flüssigkeitsschicht sehr gering ist, und daher steigt die Verwertung des Absorptionsmittels.

Um die Geschwindigkeit der Oxidationsreaktion hoch zu machen, ist es wünschenswert, den pH-Wert der Absorptionsflüssigkeit so niedrig wie möglich zu halten. Unter diesem Gesichtspunkt wird SO₂, das in die Absorptionsflüssigkeit absorbiert wurde, zu H₂SO₄ oxidiert, indem aus dem unteren Teil der Einrichtung Oxidationsluft eingesprüht wird; der pH-Wert der Absorptionsflüssigkeit wird dadurch niedrig gehalten, und der Partialdruck des SO₂ in der Absorptionsflüssigkeit wird ebenfalls so niedrig wie möglich gehalten. Mithin ist selbst bei kleinen pH-Werten, z. B. bei pH 3, ein Entschwefelungsgrad von mehr als 90% erreichbar.

Gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wurde der Abscheidungsgrad der SO₂-Entfernung bei einem pH-Wert von über 3,8 in der vorliegenden Einrichtung nahezu konstant gehalten.

Daher ist durch Verwendung einer einstufigen Gassprühplatte mit einer großen Anzahl von Gasbohrungen nicht nur die Gas-Flüssigkeits-Kontaktwirkung pro Flächeneinheit der Einrichtung hoch, sondern selbst ohne Umwälzpumpe ist auch das F/G-Verhältnis sehr hoch, und die Einrichtung kann dadurch minimiert werden.

Außerdem können die inneren Vorrichtungen, einschließlich der Gassprühplatte, von billigen Materialien, wie PVC, Gebrauch machen.

Wichtig bei der Herstellung des inneren Aufbaus der Einrichtung ist die Größe der Gasbohrungen, die Gesamtfläche der Gasbohrungen, die wirksame Fläche der Gassprühplatte, der Gesamtquerschnitt der Flüssigkeitssteigrohre, der Gesamtquerschnitt der Flüssigkeitsfallrohre und der Querschnitt der Absorptionseinrichtung.

Es wurde herausgefunden, daß die Einrichtung folgenden Bedingungen gehorchen muß, um die Absorptionsflüssigkeit daran zu hindern, in die Gasbohrungen zu laufen, und um die Stabilität der Schaumblasenschicht und des wirksamen Gas- Flüssigkeits-Kontakts aufrechtzuerhalten:

Oberflächengeschwindigkeit des Gases an den Gasbohrungen 5 . . . 40 m/s
Durchmesser der Gasbohrungen 5 . . . 30 mm
Ao/Aa = 0,05 . . . 0,3
Aa/At = 0,5 . . . 0,8
Ar/Aa = 0,05 . . . 0,2
Ad/At = 0,05 . . . 0,2

wobei
Ao die Gesamtfläche der Gasbohrungen ist,
Aa die wirksame Fläche der Gassprühplatte ist, nämlich die Fläche der Gassprühplatte abzüglich der Gesamtfläche der Gaszufuhrrohre und der von den Flüssigkeitssteigrohren eingenommenen Fläche,
Ar die Gesamtquerschnittsfläche der Flüssigkeitssteigrohre ist,
Ad die Querschnittsfläche der Flüssigkeitsfallrohre ist,
und
At die Querschnittsfläche der Absorptionseinrichtung ist.

Als Versuchsergebnisse wurden aus einem Experiment, bei dem in einem Vorkühler vorbehandeltes Rauchgas unter Verwendung einer in Fig. 3 gezeigten Rauchgas-Naßentschwefelungsanlage mit einstufiger Siebplatte entschwefelt wurde, folgende Resultate erhalten.

Die für diesen Versuch verwendete Einrichtung war eine Rauchgas-Naßentschwefelungsanlage von 60 cm Durchmesser und 300 cm Höhe, mit

Ao/Aa = 0,1
Aa/At = 0,7
Ar/Aa = 0,1
Ad/At = 0,1.

Der mehr als 95% betragende Entschwefelungsgrad wurde erreicht, indem Rauchgas, in welchem die SO₂-Konzentration 1000 ppm (Teile pro Million) betrug, mit einer Gasflußrate von 1500 Nm³ pro Stunde zugeführt wurde und indem fortlaufend Kalksteinschlamm und mit einer Flußrate von 10 Nm³ pro Stunde Oxidationsluft zugeführt wurde, so daß der pH-Wert der Absorptionsflüssigkeit zwischen 3 und 4 gehalten werden konnte, und es wurde festgestellt, daß der Grad der Entschwefelung auf einem nahezu konstanten Wert gehalten wurde, wenn der pH-Wert der Reaktionsflüssigkeit in der Schaumschicht mehr als ungefähr 3,8 betrug.

Als Ergebnis eines Versuchs, bei dem die zugeführte Gasmenge auf 1500 Nm³/h, 1150 Nm³/h und 750 Nm³/h geändert wurde, um die Anpassungsfähigkeit an wechselnde Lasten zu testen, ergab sich ein Gasdruckabfall von 250 mm WS, 230 mm WS bzw. 210 mm WS bei einem Entschwefelungsgrad von 95%. Es handelte sich um einen Gasdruckabfall, der natürlich durch eine Verringerung der zugeführten Gasmenge verursacht war, und zwar unter der Bedingung, daß der Flüssigkeitspegel über der Schaumschicht nicht künstlich angepaßt wurde.

Darüber hinaus betrug die Reinheit des als Nebenprodukt erzeugten Gipses im Durchschnitt mehr als 97%, und die Kalksteinverwertung betrug mehr als 99%.

Wie vorstehend beschrieben, hält der Vorteil einer Rauchgasbehandlung mit der Rauchgas-Entschwefelungsmethode und -einrichtung nach der vorliegenden Erfindung einen Zustand aufrecht, in welchem der Entschwefelungsgrad sehr hoch ist, weil überhaupt keine zusätzliche Leistung zum Umwälzen der Absorptionsflüssigkeit erforderlich ist, so daß der Energieverlust kleiner als beim bisher befolgten Verfahren ist und der Energieausnutzungsgrad sehr zufriedenstellend ist, und weil die Schaumschicht über der Siebplatte die Absorptionsflüssigkeit liefert, in der die Absorption von Schwefeldioxid vervollständigt wird, während die untere Flüssigkeitsschicht eine hinreichende Menge an gelöstem Sauerstoff (O₂) und Alkali (CaCO₃) liefert.

Mit anderen Worten, dank der Einführung eines Überlaufwehrs mit einer Anzahl von herausgenommen V-förmigen Kerben ist die Anpassungsfähigkeit an wechselnde Betriebsbedingungen hervorragend, die Fähigkeit zur Absorption von Schwefeldioxid wird durch die vollkommene Zirkulation von Absorptionsflüssigkeit maximiert, und dank hinreichender Oxidationsbedingungen, die durch die Gesamtzirkulation der Absorptionsflüssigkeit zustandekommen, bildet sich in der Einrichtung kein Kesselstein.

Außerdem zeigt die Einrichtung dieselbe oder sogar eine höhere Absorptionsfähigkeit als bestehende Einrichtungen, selbst wenn sie nur in einer Größe von 70 bis 80% einer herkömmlichen Einrichtung hergestellt wird. Insbesondere kann die Anzahl an Gasbohrungen pro Flächeneinheit der Absorptionseinrichtung erhöht werden. Da der Durchmesser eines Gaszufuhrrohrs und die Geschwindigkeit des zugeführten Gases erhöht werden können, kann die Größe der Einrichtung dementsprechend minimiert werden.

Claims

1. Verfahren zur nassen Entschwefelung von Rauchgas mittels einer Rauchgas-Naßentschwefelungseinrichtung mit gasbeschichteter Siebplatte (110), dadurch gekennzeichnet, daß ein Absorptionsbehälter (100) durch eine einstufige, eine Anzahl von Gasbohrungen (111) aufweisende Gassprühplatte (110) in eine obere Schaumschicht (120) und eine untere Flüssigkeitsschicht (130) unterteilt wird; daß durch eingeführten Gasdruck eine Gasschicht (210) unter der Gassprühplatte (110) ausgebildet wird; daß eine Absorptionsflüssigkeit durch den Druck der Gasschicht über ein Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr (140, 141) zu der Schaumschicht (120) emporsteigt; daß die Schaumschicht (120) gebildet wird, indem durch die Gasbohrungen (111) Gas zur Absorptionsflüssigkeit auf der Gassprühplatte (110) ausgestoßen wird; daß die Absorptionsflüssigkeit aus der Schaumschicht (120) über ein Überlaufwehr (152), das eine Anzahl von V- förmigen, auf geeignete Höhe abgetragenen Kerben aufweist, strömt und ihre eigene Zirkulation durch einen zwischen der Schaumschicht (120) und einem Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr (150) bestehenden Pegelunterschied ohne zusätzliche Energiezufuhr erzielt, wodurch fortlaufend eine befriedigende Absorptionsreaktion zur Absorption von im Rauchgas enthaltenem Schwefeldioxid bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gassprühplatte (110) ausgebildet ist, je nach zu behandelnder Gasmenge eine Reynoldszahl von mehr als 5000 und weniger als 50 000 zu ermöglichen, indem der Durchmesser und die Anzahl der Gasbohrungen (111) in der Gassprühplatte (110) angepaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Fläche aller Gasbohrungen (111) zur wirksamen Fläche der Gassprühplatte (110) 0,05 bis 0,3 beträgt, das Verhältnis der wirksamen Fläche der Gassprühplatte (110) zur Querschnittsfläche der Einrichtung (100) als Ganzer 0,5 bis 0,8 beträgt, das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der Absorptionsflüssigkeits-Steigrohre (140, 141) zur wirksamen Fläche der Gassprühplatte (110) 0,05 bis 0,2 beträgt, das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der Absorptionsflüssigkeits-Fallrohre (150, 151) zur wirksamen Fläche der Gassprühplatte (110) 0,05 bis 0,2 beträgt und das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen von Rauchgas- Zufuhrrohren (160) zur Einrichtung als Ganzer 0,05 bis 0,12 beträgt.

4. Einrichtung mit gasbeschichteter Siebplatte (110) zur nassen Entschwefelung von Rauchgas, mit:
einer in einem Absorptionsbehälter (100) angeordneten Gassprühplatte (110) mit einer Anzahl von Gasbohrungen (111);
einer oberen Schaumschicht (120) und einer unteren Flüssigkeitsschicht (130), die durch die Gassprühplatte (110) getrennt sind;
einem Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr (140, 141), das der Absorptionsflüssigkeit ein Steigen und Zirkulieren ermöglicht, wobei das obere Ende des Steigrohrs (140, 141) sich bis zur Oberfläche der Gassprühplatte (110) erstreckt und das untere Ende des Steigrohrs (140, 141) so weit nach unten ragt, daß es stets in der Absorptionsflüssigkeit der Flüssigkeitsschicht (130) eingetaucht ist; und
einem Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr (150, 151), das der auf der Gassprühplatte (110) befindlichen Absorptionsflüssigkeit ein Überlaufen unter Ausbildung einer Schaumschicht ermöglicht, wobei das obere Ende des Fallrohrs (150, 151) geeignet höher ist als die Oberfläche der Gassprühplatte (110) und das untere Ende des Fallrohrs (150, 151) so weit nach unten ragt, daß es in der Absorptionsflüssigkeit der Flüssigkeitsschicht (130) eingetaucht ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Gassprühplatte (110) am Absorptionsbehälter (100) mit Klemmsitz befestigt ist, indem ihr Durchmesser genauso groß wie der Innendurchmesser des Absorptionsbehälters (100) ist, und ein Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr (150, 151) in der Gassprühplatte (110) so montiert ist, daß es nach oben und nach unten ragt, wobei das untere Ende des Absorptionsflüssigkeits- Fallrohrs (150, 151) länger nach unten ragt als das Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr (140, 141).

6. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei das Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr (140) an einer Randseite der Gassprühplatte (110) und das Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr (150) an der anderen Randseite der Gassprühplatte (110) ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei das Absorptionsflüssigkeits-Fallrohr (150) rings um die Gassprühplatte (110) ausgebildet ist und das Absorptionsflüssigkeits-Steigrohr (140) um ein in der Mitte angeordnetes Rauchgas-Zufuhrrohr (160) ausgebildet ist, wobei eine Anzahl von Rauchgas zuführenden Pfaden (162) in den Seitenwänden des Absorptionsflüssigkeits-Steigrohrs (140) ausgebildet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei das als Überlauf für die Absorptionsflüssigkeit dienende Überlaufwehr (152) rings um die Gassprühplatte (110) in geeigneter Höhe einstückig ausgebildet ist und am oberen Rand des Überlaufwehrs (152) eine Anzahl von V-förmigen Kerben ausgebildet sind, wodurch die Absorptionsflüssigkeit dazu gebracht wird, trotz Schwankungen der Höhe der Gasschicht stetig überzulaufen.